鲕状赤铁矿磁浮联合阶磨阶选试验*

陈文辉　刘　佳

(六盘水师范学院化学与材料工程学院)

我国富铁矿和易选贫铁矿资源较匮乏，大部分铁矿石为复杂难选铁矿石，具有贫、细、杂的特点，利用率较低。我国铁矿资源中，难选铁矿石约占铁矿资源总量的1/3[1]，而鲕状赤铁矿矿石约占铁矿资源储量的1/9[2]。由于鲕状赤铁矿矿石的原矿品位低，含有磷、硫等有害杂质[3]，且嵌布粒度细、嵌布关系复杂等[4]，使得选矿难度加大。

目前，国内外对鲕状赤铁矿的选矿研究主要包括以下几种方法：阶段磨矿—强磁选—重选[5]，阶段磨矿—强磁选—反浮选[6]，选择性聚团—反浮选，强磁选、重选、浮选联合流程，磁化焙烧—磁选及直接还原—磁选[7]。贵州鲕状赤铁矿属南方宁乡式赤铁矿，低硫高磷，因其难选和交通不便，尚未大规模开发利用[8]。因此，针对贵州某鲕状赤铁矿为开发出经济有效的提铁除杂工艺，获得高品位铁精矿进行研究，以期提供一种有效可行的工艺方法。

1　原矿物化性质分析

原矿石为红褐至褐红色，鲕状结构，主要矿物成分为鲕状赤铁矿，鲕粒呈椭球状或扁球状，直径约0.3 mm，鲕粒紧密堆积，鲕粒之间由赤铁矿及黏土矿物胶结，矿石硬度较大。

1.1　原矿XRD分析

原矿主要矿物组成及含量见表1。

表1　原矿主要矿物成分及含量　%

由表1可知，该鲕状赤铁矿矿物种类较少，赤铁矿含量高达70.95%，主要脉石矿物是石英，含量为15.82%；其次是高岭石，含量为5.76%，其他硅酸盐矿物如蒙脱石、伊利石等含量较少。因此，试验可采用强磁选联合反浮选除杂，主要是脱除其中的石英及硅酸盐矿物。

1.2　原矿化学多元素分析

原矿化学多元素分析结果见表2。

表2　矿石化学多元素分析结果　%

由表2可知：①矿石中的有价元素主要是铁，矿石中TFe与FeO比值为12.39，酸碱性系数为0.18，说明该原矿为酸性矿石；②矿石中的造渣组分主要是SiO2和Al2O3，其含量分别为26.35%和5.44%。矿石中的有害杂质元素为硫和磷，其中硫的含量较低，而磷的含量则较高，为0.41%，可采用反浮选降低矿石中的磷含量；综合分析可知该原矿为具有低硫高磷特点的单一酸性氧化铁矿石。

1.3　原矿铁物相分析

对原矿进行铁物相分析，分析结果见表3。

表3　原矿铁物相分析结果　%

由表3可知，铁的赋存状态较为简单，主要以独立矿物存在，呈赤(褐)铁矿产出的高价氧化铁占96.21%。

1.4　原矿粒度组成分析

利用对辊式破碎机将原矿破碎到-2 mm后进行筛分分析，考察各粒级产品中铁的分布，试验结果见表4。

表4　原矿筛分分析结果

由表4可知，原矿粗粒级含量多，其他粒级含量较少，且随着粒级的减小，产率降低，说明该鲕状赤铁矿硬度较大，不容易破碎。全铁品位与粒级组成变化没有一定的规律，总体来说细粒级全铁品位高，粗粒级全铁品位低，说明了鲕状赤铁矿嵌布粒度较细，需细磨精选。

2　试验方法与设备

分选产品全铁品位采用重铬酸钾容量法测定，磁选试验采用XCSQ-50×70湿式强磁选机，反浮选试验采用XFD实验室用单槽1.0L浮选机。

3　强磁—反浮选试验

3.1　强磁选磨矿细度试验

在磁场强度为1 352.8 kA/m的条件下，考察磨矿细度对湿式强磁选分选效果的影响，磨矿细度分别为-0.075 mm粒级含量占59.92%、69.68%、76.92%、85.47%和95.22%，试验结果见图1。

由图1可见，在磁场强度不变的条件下，随着磨矿细度的增加，铁精矿全铁品位呈现升高的趋势，但增加幅度不明显，在磨矿细度为-0.075 mm 95.22%的条件下，精矿全铁品位最高，达44.65%；而铁精矿铁回收率则呈现先增加后降低的趋势，在磨矿细度为-0.075 mm 69.68%的条件下达到最高，为82.36%。综合铁精矿中全铁品位和铁回收率分析，同时考虑到粗选作业优先保证回收率的情况下，确定磨矿细度为-0.075 mm 69.68%。

图1　不同磨矿细度磁选试验结果

3.2　磁场强度条件试验

在磨矿细度为-0.075 mm 69.68%的条件下，考察不同磁场强度对分选效果的影响，磁场强度分别为1 114.1、1 193.7、1 273.2、1 352.8、1 432.4、1 512.0 kA/m，试验结果见图2。

图2　不同磁场强度分选试验结果

由图2可见，随着磁场强度的增大，铁精矿中全铁品位先升高后降低，但变化幅度不大，基本稳定在42%～44%；在磁场强度为1 432.4 kA/m时，铁精矿全铁品位最高，达43.70%；铁精矿中铁回收率的变化没有一定的规律，在磁场强度为1 432.4 kA/m时，回收率最高，达83.21%，而磁场强度为1 273.2 kA/m时，回收率最低，为81.13%；综合铁精矿中全铁品位和铁回收率分析，在磁场强度为1 432.4 kA/m时，分选效果更优。

综合磨矿细度和磁场强度条件试验结果，确定强磁粗选工艺磨矿细度为-0.075 mm 69.68%、磁场强度为1 432.4 kA/m。

3.3　阶磨阶选，磁—浮联合分选试验

由原矿筛分分析结果可知，细粒级全铁品位高，粗粒级全铁品位低，而且通过强磁粗选试验结果可知，由于鲕状赤铁矿嵌布粒度细，在粗磨条件下进行强磁选，粗精矿全铁品位提高幅度不大但可预先除去大部分脉石矿物，同时降低泥化现象；通过原矿化学多元素分析结果可知，该矿石磷含量较高。因此，考虑采用阶磨阶选工艺，即一段磁选精矿再磨，再次利用湿式强磁选机进行强磁选，二段磁选精矿进行反浮选，反浮选药剂主要有NaOH、可溶性淀粉、CaCl2以及改性油酸钠ZZN等。通过细磨强磁选提高铁精矿全铁品位，同时利用反浮选尽量降低铁精矿中的杂质磷含量，进一步提高铁精矿质量。主要考察二段强磁选时磨矿细度对后续分选的影响，试验流程及药剂用量见图3，试验结果见图4。

图3　阶磨阶选、磁—浮联合试验流程

图4　阶磨阶选、磁—浮联合试验结果

由图4可见，随着磨矿细度的提高，经过该强磁—反浮选流程分选后，铁精矿中全铁品位和铁回收率都呈现先升高后下降趋势，在细度为-0.075 mm 92%时，全铁品位和回收率达到最高，分别为52.50%和51.30%；进一步提高磨矿细度，铁精矿全铁品位和铁回收率都降低，尤其是铁回收率下降较为明显，主要是由于继续提高磨矿细度，细粒级含量增大，泥化现象加重，回收效果变差，导致铁回收率突然下降。综合分析，在磨矿细度为-0.075 mm 92%时，磁浮联合分选效果较优。

4　铁精矿化学多元素分析

对磁浮联合阶磨阶选试验获得的铁精矿进行化学多元素分析，以确认所获得的铁精矿质量，确保资源较大化利用，其结果见表5。

表5　铁精矿化学多元素分析结果　%

由表5可知，铁精矿全铁品位为52.84%，SiO2含量为11.80%，杂质硫、磷含量分别为0.12%和0.13%，符合质量要求。

5　结　论

(1)贵州某鲕状赤铁矿的矿物组成和铁赋存状态较为简单，但嵌布粒度较细，需细磨才能有效提高铁精矿全铁品位，但细磨过程中容易发生泥化现象，导致强磁选选择性变差。

(2)采用强磁—反浮选工艺可有效分选该类型鲕状赤铁矿，在磨矿产品较粗的条件下对铁精矿中铁回收率的增加更有利，而在磨矿产品较细的条件下，则对全铁品位的提高更加有利。

(3)该鲕状赤铁矿采用阶磨阶选，经两段强磁选后再经一段反浮选提铁除杂，铁精矿全铁品位可达52.50%，铁回收率为51.30%，有害杂质磷含量可降低到0.13%。

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